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第1章 绪论1

1.1 放射化学的内容和特点1

1.2 放射化学发展史和展望2

1.2.1 放射性和放射性元素的发现2

1.2.2 实现人工核反应和发现人工放射性3

1.2.3 铀核裂变现象的发现4

1.2.4 合成超铀元素和面向核工业5

1.2.5 放射化学展望7

参考文献10

第2章 原子核和粒子物理11

2.1 原子核的组成11

2.1.1 质子和中子11

2.1.2 核素12

2.1.3 核素图12

2.2 原子核的性质13

2.2.1 原子核半径13

2.2.2 原子核的质量和结合能14

2.2.3 原子核自旋、磁矩和电四极矩17

2.2.4 原子核的宇称和统计20

2.3 原子核模型21

2.3.1 壳层模型21

2.3.2 集体运动模型23

2.4 亚原子粒子26

2.4.1 轻子27

2.4.2 夸克28

2.4.3 规范玻色子28

2.4.4 介子29

2.4.5 重子30

2.4.6 五夸克31

2.4.7 共振态31

2.4.8 夸克-胶子等离子体31

2.4.9 四种基本相互作用32

2.4.10 核力33

参考文献34

第3章 放射性35

3.1 放射性衰变的基本规律35

3.1.1 放射性衰变的统计规律35

3.1.2 分支衰变36

3.1.3 递次衰变规律36

3.2 放射性平衡38

3.2.1 暂时平衡38

3.2.2 长期平衡39

3.2.3 不成平衡40

3.3 放射性衰变类型41

3.3.1 α衰变41

3.3.2 β衰变43

3.3.3 同质异能跃迁48

3.3.4 簇放射性50

参考文献51

第4章 射线与物质的相互作用52

4.1 α粒子及重离子束与物质的相互作用52

4.1.1 电离和激发52

4.1.2 电离能量损失与碰撞阻止本领53

4.1.3 重离子的能量损失53

4.2 β射线与物质的相互作用57

4.2.1 电离损失57

4.2.2 辐射损失58

4.2.3 总质量阻止本领58

4.2.4 弹性散射59

4.2.5 β射线在物质中的吸收和射程59

4.3 γ射线与物质的相互作用61

4.3.1 光电效应61

4.3.2 康普顿效应63

4.3.3 电子对效应66

4.3.4 γ射线的减弱66

4.4 中子与物质的相互作用67

4.4.1 弹性散射与快中子的慢化68

4.4.2 非弹性散射70

4.4.3 辐射俘获70

参考文献71

第5章 辐射防护72

5.1 辐射防护中使用的量及其概念72

5.1.1 吸收剂量和吸收剂量率72

5.1.2 当量剂量和当量剂量率73

5.1.3 有效剂量74

5.1.4 辅助的剂量学量75

5.1.5 集体当量剂量和集体有效剂量75

5.2 外照射剂量的计算76

5.2.1 带电粒子剂量的计算76

5.2.2 γ辐射剂量的计算81

5.2.3 中子剂量的计算83

5.3 辐射的生物效应和辐射防护标准84

5.3.1 辐射损伤的基本生物学过程85

5.3.2 辐射的生物效应86

5.3.3 影响辐射生物效应的因素88

5.3.4 辐射防护标准89

5.4 外照射和内照射的防护91

5.4.1 外照射防护的一般方法91

5.4.2 γ点源的屏蔽计算92

5.4.3 β射线的防护94

5.4.4 中子的防护96

5.4.5 内照射的防护98

参考文献99

第6章 辐射的探测106

6.1 气体探测器106

6.1.1 气体探测器的电流-电压曲线107

6.1.2 电离室109

6.1.3 正比计数器111

6.1.4 G-M计数器112

6.2 闪烁探测器114

6.2.1 闪烁体114

6.2.2 光的收集与光导118

6.2.3 光电倍增管118

6.2.4 其他电子倍增器和光电二极管119

6.2.5 闪烁谱仪120

6.3 半导体探测器122

6.3.1 半导体探测器的基本原理123

6.3.2 半导体探测器的性质123

6.3.3 半导体探测器的输出波形125

6.3.4 Si（Au）面垒型半导体探测器能谱仪125

6.3.5 锂漂移半导体探测器126

6.3.6 位置灵敏探测器128

6.4 其他类型的辐射探测器129

6.4.1 固体径迹探测器129

6.4.2 切伦柯夫探测器129

6.5 放射性活度的测量130

6.5.1 放射性活度测量中的各种校正因子130

6.5.2 符合法测量放射性活度131

6.6 射线测量仪器132

6.6.1 射线测量仪器概述132

6.6.2 多道能谱仪134

6.6.3 液体闪烁谱仪135

6.6.4 低本底测量装置136

6.7 放射性测量数据的处理136

6.7.1 平均值、标准误差和误差的传递136

6.7.2 单次测量137

6.7.3 多次测量137

6.7.4 测量样品和测量本底时间的分配138

6.7.5 测量结果的检验138

参考文献139

第7章 核反应140

7.1 核反应截面与激发函数140

7.1.1 核反应概述140

7.1.2 反应截面与激发曲线144

7.1.3 微分截面与角分布146

7.1.4 正、逆反应截面间的关系——细致平衡原理147

7.2 中、低能核反应147

7.2.1 中、低能核反应机制147

7.2.2 分波分析与光学模型149

7.2.3 核反应的共振及复合核模型151

7.2.4 直接反应154

7.2.5 中、低能核反应化学155

7.3 原子核裂变158

7.3.1 液滴模型和裂变参数159

7.3.2 裂变势垒160

7.3.3 自发裂变和裂变同质异能素161

7.3.4 诱发裂变和裂变阈能162

7.3.5 裂变截面和激发曲线162

7.3.6 裂变后现象163

7.4 重离子核反应167

7.4.1 重离子核反应的特点和分类167

7.4.2 深度非弹性散射170

7.4.3 全熔合反应171

7.4.4 研究重离子核反应的意义172

7.5 高能核反应173

7.5.1 散裂反应174

7.5.2 高能裂变和碎裂反应174

7.5.3 多重碎裂反应175

7.5.4 π介子引起的核反应175

7.6 核聚变175

7.6.1 核聚变的能量学和反应截面175

7.6.2 可控核聚变177

7.7 宇宙核子学与化学元素的核合成179

7.7.1 天体的演化179

7.7.2 元素的核合成182

参考文献185

第8章 粒子加速器和核反应堆186

8.1 粒子加速器186

8.1.1 加速器的基本部件和分类188

8.1.2 静电加速器189

8.1.3 直线加速器191

8.1.4 回旋加速器193

8.1.5 同步加速器和同步辐射195

8.2 核反应堆196

8.2.1 链式反应和临界条件197

8.2.2 核反应堆的基本构造200

8.2.3 核反应堆的主要类型202

8.3 核动力装置208

8.3.1 核电站208

8.3.2 中国的核电210

8.4 洁净核能源211

参考文献214

第9章 放射化学分离方法215

9.1 放射化学分离的特点215

9.1.1 表征分离的若干参数215

9.1.2 放射性物质的纯度及其鉴定216

9.1.3 载体及反载体218

9.2 沉淀分离法219

9.2.1 沉淀分离法原理219

9.2.2 共沉淀220

9.2.3 晶核的生成和成长221

9.3 离子交换与离子交换色层222

9.3.1 离子交换剂222

9.3.2 离子交换平衡及动力学224

9.3.3 离子交换色层225

9.4 溶剂萃取和萃取色层230

9.4.1 萃取剂230

9.4.2 萃取平衡及动力学230

9.4.3 萃取色层232

9.5 膜分离技术236

9.5.1 膜分离过程的特点236

9.5.2 液膜分离237

9.6 其他分离方法240

9.6.1 电化学分离240

9.6.2 蒸馏和挥发法241

9.7 快化学241

9.7.1 概述241

9.7.2 非连续的分离程序242

9.7.3 连续的分离程序242

参考文献244

第10章 放射性元素化学246

10.1 天然放射性元素246

10.1.1 天然放射性246

10.1.2 三个天然放射系247

10.1.3 钋249

10.1.4 氡250

10.1.5 镭251

10.2 人工放射性元素251

10.2.1 锝251

10.2.2 钷253

10.2.3 钫254

10.2.4 砹254

10.3 锕系元素化学255

10.3.1 锕系元素概论255

10.3.2 锕系元素金属257

10.3.3 锕系元素的离子半径258

10.3.4 锕系元素的电子光谱259

10.3.5 锕系元素的水解259

10.3.6 锕系元素的氧化还原电位260

10.3.7 锕系元素的配位化学261

10.3.8 锕系元素的分离化学265

10.3.9 锕系元素的应用265

10.3.10 超铀元素的制备267

10.4 超锕系元素的合成与化学269

10.4.1 超锕系元素的合成270

10.4.2 超重核的展望273

10.4.3 超锕系元素化学276

参考文献279

第11章 核燃料化学280

11.1 铀的提取工艺学281

11.1.1 铀的矿物资源281

11.1.2 铀矿石的预处理282

11.1.3 铀矿石的浸取283

11.1.4 铀的浓缩与纯化286

11.2 铀同位素浓缩方法290

11.2.1 气体扩散法291

11.2.2 离心法292

11.2.3 喷嘴法294

11.2.4 激光分离法295

11.2.5 其他浓缩法296

11.3 乏燃料后处理化学297

11.3.1 乏燃料的冷却、去壳和溶解299

11.3.2 PUREX流程300

11.3.3 动力堆乏燃料后处理304

11.3.4 萃取工艺的化学原理305

11.4 高放废物的处理与处置315

11.4.1 高放废液的处理315

11.4.2 高放废物的处置316

11.5 核燃料后处理技术的发展316

11.5.1 高放废液萃取分离流程的进展316

11.5.2 先进核燃料循环的设想318

参考文献319

第12章 热原子化学320

12.1 Szilard-Chalmers效应320

12.1.1 保留321

12.1.2 反冲原子次级反应的机制321

12.1.3 反冲原子次级反应能区的划分322

12.1.4 影响保留值的因素323

12.2 （n，γ）反应的化学效应325

12.2.1 碘的（n，γ）反冲化学326

12.2.2 无机含氧酸盐和配合物的（n，γ）反冲化学328

12.3 α衰变化学329

12.4 β衰变化学330

12.5 γ跃迁化学332

12.6 热原子化学的应用334

12.6.1 氟的反冲化学334

12.6.2 新化合物的制备335

12.6.3 用反冲原子直接标记335

12.6.4 生物化学中的反冲效应337

参考文献339

第13章 核分析技术340

13.1 活化分析340

13.1.1 基本原理340

13.1.2 中子活化分析341

13.1.3 带电粒子活化分析344

13.1.4 光子活化分析345

13.2 质子激发X射线荧光分析和同步辐射X射线荧光分析346

13.2.1 质子激发X射线荧光分析的原理346

13.2.2 PIXE方法的特点348

13.2.3 PIXE方法的实验装置348

13.2.4 PIXE的实验方法349

13.2.5 PIXE的发展动向350

13.2.6 同步辐射X射线荧光分析351

13.3 加速器质谱352

13.3.1 加速器质谱仪352

13.3.2 加速器质谱法的应用353

13.4 同位素稀释法355

13.4.1 直接同位素稀释法原理355

13.4.2 直接同位素稀释法的应用355

13.4.3 反同位素稀释法356

13.4.4 亚化学计量同位素稀释法356

13.5 放射免疫分析357

13.5.1 放射免疫分析的基本原理357

13.5.2 测定方法358

参考文献360

第14章 标记化合物361

14.1 示踪原子361

14.2 标记化合物的命名361

14.3 标记化合物的特性363

14.3.1 对标记化合物的选择363

14.3.2 标记化合物的同位素效应与自辐解365

14.4 标记化合物的制备367

14.4.1 化学合成法367

14.4.2 同位素交换法374

14.4.3 生物合成法375

14.4.4 热原子标记法376

14.5 标记化合物的质量鉴定377

14.5.1 物理鉴定377

14.5.2 化学鉴定377

14.5.3 生物鉴定377

参考文献378

第15章 核药物化学379

15.1 核医学和放射性药物379

15.1.1 核医学和放射医学379

15.1.2 核医学影像仪器379

15.1.3 放射性药物380

15.2 用于显像的放射性药物383

15.2.1 心血管显像剂383

15.2.2 脑显像剂385

15.2.3 肿瘤显像剂389

15.2.4 其他脏器显像剂393

15.3 治疗肿瘤的放射性药物395

15.3.1 小分子放射性治疗药物395

15.3.2 治疗肿瘤的导向药物396

15.3.3 中子俘获治疗396

参考文献397

附录1 物理常数表398

附录2 能量单位换算因子400

附录3 常用放射性核素简表401